CN108623228A - 一种耐海水腐蚀无机结构密封胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐海水腐蚀无机结构密封胶及其制作方法，属于建筑材料领域。该耐海水腐蚀无机结构密封胶主要成分如下：粒径0.06～0.315mm的硬质骨料800～1500份，强度不低于32.5MPa的水泥300～600份，掺合料260～500份，减水剂8～14份，水灰比为0.2～0.3，可分散性乳胶粉体10～20份，膨胀剂25～35份，粒径0.06～0.315mm的弹性骨料30～50份，可分散活性剂1‑10份。本发明技术方案制备的耐海水腐蚀无机结构密封胶不仅成分简单、成本低廉，还具有高力学性能、耐腐蚀性能强、耐高温、耐老化、耐久性强、固化收缩小、弹性模量与混凝土接近的特点，广泛应用于海工建筑物接缝密封，其制备工艺简单、耗能低、成本低，适合潮湿环境下施工，具有良好的经济效益和社会效益。
Description
发明领域
本发明涉及一种耐海水腐蚀无机结构密封胶及其制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
海洋工程病害往往首先表现为保护层耐久性不足而后引起深层的破坏，有害物质通过保护层的孔隙和裂缝渗透和抵达到钢筋表面，引起钢筋脱钝及腐蚀，因此混凝土结构耐久性很大程度上取决于混凝土保护层。目前有采用超高性能混凝土预制成永久模板，再在永久模板上浇筑混凝土，使两者共同构成结构构件，利用面层抵抗抗海洋环境作用，但永久模板之间有接缝，需要使用具有一定回弹率的密封胶进行密封。预制的超高性能混凝土永久模板本身呈碱性，很难粘结，若使用普通密封胶，不能与建筑构件发生同步变形，其粘结面上会承受较大位移形变，容易发生密封胶破裂；若使用硅酮、聚氨酯等有机密封胶，这些有机密封胶虽具有弹性，但需要在无水环境下施工、有微毒、耐久性差、易老化，通常5～10年就需要进行修复，使用寿命达到15年的造价非常昂贵
海洋环境下的装配式建筑的构件接口部位不可以避免留有缝隙，海洋环境中的有害物质通过缝隙侵入会很快造成构件的腐蚀及老化，直至结构应力失效，严重影响海洋环境下建筑物的寿命及功能。因此，采用耐海洋环境腐蚀的密封胶对各类接口缝隙进行密封，是解决这一问题的必由之路。耐海水腐蚀密封胶一般要求具有如下性能：(1)具有良好的物理性能。对腐蚀介绍抗渗性能好，对建筑物构件表面附着力好；(2)具有良好的力学性能。耐海水冲刷、耐海冰碰撞；(3)具有优异的化学性能。耐海水、耐盐雾、耐油、耐化学品、耐紫外线等的侵蚀；(4)具有良好的施工性能。可在各种环境条件下对不同建筑物构件进行施工；(5)复合健康、环保、安全的要求。
近年来国内外对海洋腐蚀与防护日趋重视。CN107880786A提供了一种无机密封胶及其制备方法和使用方法，所述无机密封胶包括玻璃粉、导电银浆和分散液；其中，玻璃粉由1-10重量份碱金属氧化物、10-30重量份碱土金属氧化物和40-80重量份无机氧化物组成；玻璃粉和导电银浆之间的重量比为1:0.1-1。所述无机密封胶是通过先将碱金属氧化物、碱土金属氧化物和无机氧化物分散于乙醇中进行球磨干燥，形成玻璃粉，然后与导电银浆和分散液混合的方法制备得到。CN107880786A公开了一种无机密封胶，由下列重量百分比的成分混合组成：氢氧化铝5～15％氧化锌1～3％氧化锰3～8％氧化铅3～8％硅酸钠余量。CN107043601A公开了一种高强度双组份耐高温无机密封胶，包括组分A和组分B两部分；其中，按重量份计，组分A为：无机氧化物60-80、固化剂10-30、碱金属氧化物1-10，组分B为：粘结剂80-100、添加剂1-20；两者混合后使用，密封胶的特点为使用温度范围宽(0-1300℃)。
现有技术中虽然研究出各种无机密封胶，各种防腐蚀施工技术也大有发展，但包括上述文献在内的现有技术仍远不能满足耐海水腐蚀结构的实际需求。急需开发新的密封效果好、耐腐蚀性能强、能与建筑构件同步变形、力学性能好、成本低廉、环保、施工简单的耐海水腐蚀密封胶，以提高海洋工程的使用寿命，降低海洋工程综合成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种密度效果好、力学性能高、耐腐蚀性能好、耐久性能好、耐候性好、位移能力强、成本低廉、环保无毒的耐海水腐蚀无机结构密封胶及其制备方法。
本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：
一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，具有抗压强度大于65兆帕、电通量小于450C、冻融循环(400次)质量损失小于5％、盐雾腐蚀(交替进行1天喷5倍海水浓度的人工海水盐雾和1天干燥两种状态共90天)质量损失小于5％、固化收缩小于0.01％、密封使用寿命30年以上。
该耐海水腐蚀无机结构密封胶包括以下重量份数的原料：
平均粒径0.06～0.315mm的硬质骨料800～1200份；
平均粒径30～60μm，强度等级不小于32.5的水泥300～600份；
平均粒径5～30μm的掺合料260～500份；
减水率大于25％的高性能减水剂8～14份；
水胶比为0.2～0.3；
膨胀剂25～35份；
平均粒径0.06～0.315mm的弹性骨料30～50份；
可分散性乳胶粉体10～20份；
可分散活性剂1-10份。
在该耐海水腐蚀无机结构密封胶中，添加上述配比中的膨胀剂，补偿耐海水腐蚀无机结构密封胶的收缩，解决耐海水腐蚀无机结构密封胶因收缩开裂现象。
在该耐海水腐蚀无机结构密封中，添加上述配比中的弹性骨料，满足海洋环境建筑构件在低温收缩高温膨胀变化下对接缝冷拉热压变形位移，增强耐海水腐蚀无机结构密封胶的压缩/回弹性，提高耐海水腐蚀无机结构密封胶对接缝周而复始的周期性变位(伸张和压缩)的适应性。
优先的一种耐海水腐蚀无机结构密封胶及其制备方法，具有抗压强度大于70兆帕、电通量小于400C、冻融循环(400次)质量损失小于5％、盐雾腐蚀(交替进行1天喷5倍海水浓度的人工海水盐雾和1天干燥两种状态共90天)质量损失小于5％，密封使用寿命35年以上的耐海水腐蚀无机结构密封胶包括以下重量份数的原料：
平均粒径0.06～0.315mm的硬质骨料900～1100份；
平均粒径30～60μm，强度等级不小于32.5的水泥375～525份；
平均粒径5～30μm的掺合料320～440份；
减水率大于25％的高性能减水剂10～12份；
水胶比为0.22～0.28；
膨胀剂27.5～32.5份；
平均粒径0.06～0.315mm的弹性骨料35～45份；
可分散性乳胶粉体12.5～17.5份；
可分散活性剂2-8份。
更优先的一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，具有抗压强度大于75兆帕、电通量小于350C、冻融循环(400次)质量损失小于5％、盐雾腐蚀(交替进行1天喷5倍海水浓度的人工海水盐雾和1天干燥两种状态共90天)质量损失小于5％，密封使用寿命40年以上的耐海水腐蚀无机结构密封胶包括以下重量份数的原料：
平均粒径0.06～0.315mm的硬质骨料1000份；
平均粒径30～60μm，强度等级不小于32.5的水泥450份；
平均粒径5～30μm的掺合料380份；
减水率大于25％的高性能减水剂11份；
水胶比为0.25；
膨胀剂30份；
平均粒径0.06～0.315mm的弹性骨料40份；
可分散性乳胶粉体15份；
可分散活性剂3-5份。
优选的，所述的硬质骨料为河砂、机制砂、石英砂中的一种，。
优选的，所述的掺合料为硅灰、矿粉、粉煤灰、陶瓷抛光粉、钢渣粉中的一种或多种组成。
优选的，所述的掺合料包括如下重量百分比原料：硅灰0～100％、矿粉0～80％、粉煤灰0～60％、陶瓷抛光粉0～100％、钢渣粉0～35％。
优选的，所述的膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂、氧化镁类膨胀剂中的一种。
优选的，所述的0.06～0.315mm的硬质骨料起骨料支撑作用；强度等级不小于32.5的水泥、掺合料起胶凝材料作用，与水发生水化反应生成的水化硅酸钙凝胶将骨料粘接在一起；高性能减水剂起减水作用，控制水胶比为0.2～0.3。
优选的，所述0.06～0.315mm的弹性骨料为橡胶粒、塑料颗粒、合成纤维中的一种或多种组合。
优选的，所述的可分散活性剂为碳酸钙、硫酸钠、氯化锌。
优选的，所述的减水剂为木质素磺酸盐类或多环芳香族盐类减水剂。
本发明在无机密封胶体中，创造性地加入了可分散活化剂，在均匀分散后，活化剂能够最大限度地激活和促进乳胶弹性骨料和膨胀剂的活性、使用性能，延长上述成分在海水侵蚀时的失效时间，提高耐腐蚀性能。
另外本发明还提供一种耐海水腐蚀无机结构密封胶的制备方法按照以下步骤制得：
S1按照耐海水腐蚀无机结构密封胶的配合比计算各原材料用量，将全部骨料和40％重量的水预先搅拌1～2分钟；
S2将全部水泥、掺合料、减水剂、膨胀剂加入到S1步骤所得预湿的骨料中，搅拌2～3分钟，然后加入全部外加剂和剩余的60％水，充分搅拌6～10分钟；
S3将可分散性乳胶粉、可分散活性剂加入到S2制得的混合物中，搅拌0.5～2分钟，得到耐海水腐蚀无机结构密封胶。
本发明的特点和优点如下所述：
(1)、本发明制备的耐海水腐蚀无机结构密封胶属于环保材料，具有良好的密封性、耐腐蚀性、抗压强度、耐久性、耐候性、和使用寿命长等特点，可广泛应用于海洋环境建设工程中。
(2)、本发明制备的耐海水腐蚀无机结构密封胶是采用与混凝土结构材料性能一致的原料，制备的耐海水腐蚀无机结构密封胶与混凝土结构粘结强度极高，同时弾模与热膨胀系数与混凝土结构基本相同，有效保证了密封后结构的整体性，降低后期工程维修费。
(3)本发明制备的耐海水腐蚀无机结构密封胶的采用紧密堆积原理进行配比设计，内部无连通毛细通道，耐腐蚀性能好，显著降低海水中的氯离子和各种盐对密封胶的腐蚀速度，提高密封胶的使用寿命，进而降低后期工程维修费。
(4)本发明制备的耐海水腐蚀无机密封胶主要原材料采用了混凝土用原材料，环境中的水促进耐海水腐蚀无机密封胶的水化，水化产物使无机密封胶内部更致密，增强耐海水腐蚀无机密封胶的力学强度及耐久性能，能满足长期潮湿环境下使用。
(5)本发明在无机密封胶中，加入了可分散活化剂，在均匀分散后，活化剂能够最大限度地激活和促进乳胶弹性骨料和膨胀剂的活性、使用性能，延长上述成分在海水侵蚀时的失效时间，提高耐腐蚀性能。
(6)、本发明方法制得的耐海水腐蚀无机结构密封胶，其抗压强度为大于或等于65MPa，电通量小于450C，固化收缩小于0.01％、冻融循环(400次)后质量损失小于5％、盐雾腐蚀(交替进行1天喷5倍海水浓度的人工海水盐雾和1天干燥两种状态共90天)质量损失小于5％，可用于海洋环境建筑工程中。
具体实施方式
下面通过具体实施例具体阐述本发明的技术方案。
各实施例的无机密封胶的组成原料如表1所示。
表1
以下是各实施例的具体方案。
实施例1
一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，包括以下重量份数的原料：
平均粒径0.06～0.315mm的硬质骨料800份；
平均粒径30～60μm，强度等级不小于32.5的水泥300份；
平均粒径5～30μm的掺合料260份；
减水率大于25％的高性能减水剂8份；
水胶比为0.2；
膨胀剂25份；
平均粒径0.06～0.315mm的弹性骨料30份；
可分散性乳胶粉体10份；
可分散活性剂8份。
所述的一种耐海水腐蚀无机结构密封胶的制备方法按照以下步骤制得：
S1按照耐海水腐蚀无机结构密封胶的配合比计算各原材料用量，将全部骨料和40％重量的水预先搅拌1～2分钟；
S2将全部水泥、掺合料、减水剂、膨胀剂加入到S1步骤所得预湿的骨料中，搅拌2～3分钟，然后加入全部外加剂和剩余的60％水，充分搅拌6～10分钟；
S3将可分散性乳胶粉、可分散活性剂加入到S2制得的混合物中，搅拌0.5～2分钟，得到耐海水腐蚀无机结构密封胶。
实施例2
除耐海水腐蚀无机结构密封胶的配方不同外，其他条件同实施例1。
一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，包括以下重量份数的原料：
平均粒径0.06～0.315mm的硬质骨料1200份；
平均粒径30～60μm，强度等级不小于32.5的水泥600份；
平均粒径5～30μm的掺合料500份；
减水率大于25％的高性能减水剂14份；
水胶比为0.3；
膨胀剂35份；
平均粒径0.06～0.315mm的弹性骨料50份；
可分散性乳胶粉体20份；
可分散活性剂10份。
实施例3
除耐海水腐蚀无机结构密封胶的配方不同外，其他条件同实施例1。
一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，包括以下重量份数的原料：
平均粒径0.06～0.315mm的硬质骨料900份；
平均粒径30～60μm，强度等级不小于32.5的水泥375份；
平均粒径5～30μm的掺合料320份；
减水率大于25％的高性能减水剂10份；
水胶比为0.22；
膨胀剂27.5份；
平均粒径0.06～0.315mm的弹性骨料35份；
可分散性乳胶粉体12.5份；
可分散活性剂5份。
实施例4
除耐海水腐蚀无机结构密封胶的配方不同外，其他条件同实施例1。
一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，包括以下重量份数的原料：
平均粒径0.06～0.315mm的硬质骨料1100份；
平均粒径30～60μm，强度等级不小于32.5的水泥525份；
平均粒径5～30μm的掺合料440份；
减水率大于25％的高性能减水剂12份；
水胶比为0.28；
膨胀剂32.5份；
平均粒径0.06～0.315mm的弹性骨料45份；
可分散性乳胶粉体17.5份
可分散活性剂3份。
实施例5
除耐海水腐蚀无机结构密封胶的配方不同外，其他条件同实施例1。
一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，包括以下重量份数的原料：
平均粒径0.06～0.315mm的硬质骨料1000份；
平均粒径30～60μm，强度等级不小于32.5的水泥450份；
平均粒径5～30μm的掺合料380份；
减水率大于25％的高性能减水剂11份；
水胶比为0.25；
膨胀剂30份；
平均粒径0.06～0.315mm的弹性骨料40份；
可分散性乳胶粉体15份
可分散活性剂5份。
对比例1
除了不含有可分散活性剂外，其他条件同实施例1。
对比例2
除了不含分散性乳胶粉体外，其他条件同实施例1。
对比例3
除了含分散性乳胶粉体50份外，其他条件同实施例1。
对比例4
除了不含膨胀剂外，其他条件同实施例1。
将实施案例1～5、对比案例1～5所述的耐海水腐蚀无机结构密封胶制作标准试件，对耐海水腐蚀无机结构密封胶进行抗压强度、电通量、收缩率、冻融循环(400次)、盐雾腐蚀(交替进行1天喷5倍海水浓度的人工海水盐雾和1天干燥两种状态共90天)测试，实验数据见表2：
表2耐海水腐蚀无机结构密封胶检测数据
从表2来看，对比例1不含活性剂，与实施例1对比，抗压强度降低较多，电通量、收缩率增加较多，冻融循环400次后质量损失增加较多，盐雾腐蚀(交替进行1天喷5倍海水浓度的人工海水盐雾和1天干燥两种状态共90天)质量损失增加较多；对比例2不含分散乳胶粉，与实施例1对比，抗压强度降低较多，电通量增加较多，收缩率变化较小，冻融循环400次后质量损失增加较多，盐雾腐蚀(交替进行1天喷5倍海水浓度的人工海水盐雾和1天干燥两种状态共90天)质量损失增加较多；对比例3除了含乳胶粉50份，与实施例1对比，抗压强度增长不多，电通量、收缩率增长较多，冻融循环400次后质量损失增加较多，盐雾腐蚀(交替进行1天喷5倍海水浓度的人工海水盐雾和1天干燥两种状态共90天)质量损失增加较多；对比例4不含膨胀剂，与实施例1对比，抗压强度、电通量、冻融循环400次后质量损失、盐雾腐蚀(交替进行1天喷5倍海水浓度的人工海水盐雾和1天干燥两种状态共90天)质量损失基本没变化，收缩率增长较多。通过大量试验，本发明所选取的水泥、膨胀剂、可分散性乳胶粉用量、活性剂为最优。
Claims (10)
1.一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，其特征在于，所述的耐海水腐蚀无机结构密封胶包括以下重量份数的原料：
平均粒径0.06～0.315mm的硬质骨料800～1200份；
平均粒径30～60μm，强度等级不小于32.5的水泥300～600份；
平均粒径5～30μm的掺合料260～500份；
减水率大于25％的高性能减水剂8～14份；
水胶比为0.2～0.3；
膨胀剂25～35份；
平均粒径0.06～0.315mm的弹性骨料30～50份；
可分散性乳胶粉体10～20份；
可分散活性剂1-10份。
2.根据权利要求1所述的一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，其特征在于，所述的耐海水腐蚀无机结构密封胶包括以下重量份数的原料：
平均粒径0.06～0.315mm的硬质骨料900～1100份；
平均粒径30～60μm，强度等级不小于32.5的水泥375～525份；
平均粒径5～30μm的掺合料320～440份；
减水率大于25％的高性能减水剂10～12份；
水胶比为0.22～0.28；
膨胀剂27.5～32.5份；
平均粒径0.06～0.315mm的弹性骨料35～45份；
可分散性乳胶粉体12.5～17.5份；
可分散活性剂2-8份。
3.根据权利要求1所述的一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，其特征在于，所述的耐海水腐蚀无机结构密封胶包括以下重量份数的原料：
平均粒径0.06～0.315mm的硬质骨料1000份；
平均粒径30～60μm，强度等级不小于32.5的水泥450份；
平均粒径5～30μm的掺合料380份；
减水率大于25％的高性能减水剂11份；
水胶比为0.25；
膨胀剂30份；
平均粒径0.06～0.315mm的弹性骨料40份；
可分散性乳胶粉体15份；
可分散活性剂3-5份。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，其特征在于，该耐海水腐蚀无机结构密封胶骨料粒径最大为0.315mm、抗压强度大于65兆帕、电通量小于450C，收缩率小于0.01％、冻融循环(400次)质量损失小于5％、盐雾腐蚀质量损失小于5％；其中盐雾腐蚀条件为交替进行1天喷5倍海水浓度的人工海水盐雾和1天干燥两种状态共90天。
5.根据权利要求4所述的一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，其特征在于所述的硬质骨料为河砂、机制砂、石英砂中的一种。
6.根据权利要求4所述的一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，其特征在于所述的掺合料为硅灰、矿粉、粉煤灰、陶瓷抛光粉、钢渣粉中的一种或多种组成。
7.根据权利要求4所述的一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，其特征在于所述的掺合料包括如下重量百分比原料：硅灰0～100％、矿粉0～80％、粉煤灰0～60％、陶瓷抛光粉0～100％、钢渣粉0～35％。
8.根据权利要求4所述的一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，其特征在于所述的膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂、氧化镁类膨胀剂中的一种。
9.根据权利要求4所述的一种耐海水腐蚀无机结构密封胶，其特征在于所述的0.06～0.315mm的硬质骨料起骨料支撑作用；强度等级不小于32.5的水泥、掺合料起胶凝材料作用，与水发生水化反应生成的水化硅酸钙凝胶将骨料粘接在一起；高性能减水剂起减水作用，控制水胶比为0.2～0.3。
10.根据权利要求1-9之一所述的一种耐海水腐蚀无机结构密封胶的制备方法，其特征在于按照以下步骤制得：
S1、按照耐海水腐蚀无机结构密封胶的配合比计算各原材料用量，将全部骨料和40％重量的水预先搅拌1～2分钟；
S2、将全部水泥、掺合料、减水剂、膨胀剂加入到S1步骤所得预湿的骨料中，搅拌2～3分钟，然后加入全部外加剂和剩余的60％水，充分搅拌6～10分钟；
S3、将可分散性乳胶粉、可分散活性剂加入到S2制得的混合物中，搅拌0.5～2分钟，得到耐海水腐蚀无机结构密封胶。
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2018
- 2018-06-27 CN CN201810674889.XA patent/CN108623228A/zh active Pending
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